Caracterización de carbones colombianos, zona Checua–Lenguazaque

Abstract

Se tomaron 83 muestras de carbón de los niveles estratigráficos TKg2 y TKg3, a través de los bloques V, I, II y III del flanco occidental del Sinclinal Checua-Lenguazaque, muestreadas con pocas excepciones, en frentes de laboreo activos de 32 minas localizadas en los municipios de Cucunubá, Lenguazaque y Guachetá (Cundinamarca). Las muestras fueron preparadas siguiendo un esquema diseñado para obtener porciones representativas, a las diferentes granulometrías requeridas en los análisis. El estudio realizado incluye la determinación directa de 36 parámetros e indirecta (por cálculo) de 12, correspondientes al análisis próximo, elemental, análisis varios, índice de hinchamiento y dilatometría. También incluye el análisis, de los 10 elementos mayores en las cenizas y las temperaturas de fusibilidad en atmósfera oxidante y reductora. Para los carbones con un contenido de cenizas mayor de 11 %, se efectuaron ensayos de lavabilidad y el análisis de las formas de azufre en los resultados en general indican que los carbones de la zona poseen buenas características de lavabilidad y que el azufre orgánico predomina sobre las formas inorgánicas. Los resultados obtenidos son calculados en las diferentes bases, y para cada variable se efectúa un estudio estadístico, tendiente a establecer las variaciones según del nivel estratigráfico, el bloque y en la zona en general; se calculan para cada caso los parámetros estadísticos más utilizados como medidas de centralización y de dispersión. Se realiza además un estudio correlativo para determinar si cada uno de los parámetros se relaciona con otro, efectuando regresión lineal por el método de mínimos cuadrados en los casos de correlaciones altamente significativas para hallar la ecuación, de la relación. Se encuentra que las siguientes variables aumentan de sur a norte del sinclinal: carbono fijo, carbono elemental, índice de hinchamiento y de molienda, temperaturas de ablandamiento, de máxima contracción y de máxima dilatación, y en menor grado el poder calorífico; mientras que disminuye en este sentido, humedad residual, humedad de equilibrio, y más notablemente, hidrógeno, oxígeno y materias volátiles. De los resultados se concluye que el rango de los carbones aumenta en el siguiente orden: Bloque III, II, I y V. Otros parámetros asumen valores independientes de la ubicación de la muestra en los bloques; tales son: cenizas, gravedad específica aparente y verdadera, nitrógeno, azufre y porcentaje de dilatación. De la misma manera, las tendencias de variación de los diferentes parámetros en los niveles estratigráficos, indican que los carbones del nivel TKg2 tienen mayor grado de carbonificación que los del nivel TKg3. De la correlación por parejas de variables se concluye que el contenido de materias volátiles relaciona muy bien con la profundidad relativa, y con otros parámetros, particularmente los indicadores de rango, como carbono, hidrógeno y poder calorífico. Los coeficientes de correlación lineal muestrean que el poder calorífico, el carbono y las cenizas, son bastantes interdependientes entre sí. El estudio corrobora que la dilatación total es máxima para un contenido de volátiles de 25 a 30 % y que las temperaturas de ablandamiento (T1), de máxima contracción (T2) y de máxima dilatación (T3), aumentan a medida que disminuye el porcentaje de volátiles; mientras T1 y T2 obedecen mejor a una relación logarítmica, T3 disminuye casi linealmente con el aumento de rango. Mediante la determinación de las relaciones entre propiedades físicas y químicas del carbón, se establece que el índice de molienda aumenta linealmente a medida que crece el rango, dentro de la serie de carbones estudiados, y disminuye con el aumento de cenizas y azufre, como también que la gravedad específica verdadera, a diferencia de la aparente, está estrechamente relacionada con el contenido de cenizas. Se encuentra además que la humedad residual correlaciona solamente con humedad de equilibrio e índice de hinchamiento y que el contenido de nitrógeno es independiente de las demás variables. En el estudio de las cenizas de carbón, el análisis de 10 elementos mayores y las correlaciones de éstos entre sí, indica heterogeneidad de aporte mineral, según la localización de la muestra en el depósito; a partir del contenido de estos elementos se calculan ocho parámetros, entre ellos, contenido de bases, ácidos. relación sílice, etc. Algunos de estos parámetros correlacionan significativamente con las propiedades de fusibilidad, dándose así un primer paso en el estudio de la predicción de éstas. Se encuentran temperaturas de fusión altas para las cenizas, y factores de deposición y encostramiento bajos, indicando que los carbones estudiados no presentarán problemas de acumulación de depósitos en procesos de combustión, y que se pueden usar en sistemas con remoción de cenizas. Los contenidos de fósforo y azufre, indican que el coque obtenido con los carbones de esta zona, cumplirán los requisitos que para alto horno y fundición existen a este respecto. La caracterización realizada permite establecer que aunque los carbones de la zona Checua-Lenguazaque poseen buenas propiedades térmicas, deben utilizarse en coquización, bien sea solos, o en mezclas si se trata de carbones con excesiva dilatación.